(57)【要約】【課題】接触帯電部材と感光ドラムとの間に流れる放電電流値を一定に制御する帯電装置において、画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を行う。【解決手段】非画像形成時に、放電の開始しない領域で交流電圧を印加してピーク間電圧値とその微分電圧値を検出し補正係数を得る。当該補正係数を用いて制御を行う。【選択図】図７
2007114495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に当接して配置される帯電部材に交流電圧を印加する交流電圧印加手段を備え、電子写真方式の画像形成装置に設けられて、前記交流電圧印加手段により前記帯電部材に交流電圧を印加することにより像担持体面を帯電する帯電装置において、
前記交流電圧印加手段により印加された交流電圧のピーク電圧値を検出する第１の電圧検出手段と、
前記交流電圧印加手段により印加された交流電圧の微分波形のピーク電圧値を検出する第２の電圧検出手段と、
非画像形成時に、前記交流電圧印加手段により前記帯電部材に非放電領域の交流電圧を印加し、その際に前記第１の電圧検出手段により検出された第１ピーク電圧値と、前記第２の電圧検出手段により検出された微分波形の第２ピーク電圧値とから、補正係数を決定し、
前記交流電圧印加手段により前記帯電部材に所定の交流電圧を印加した際の、前記第１の電圧検出手段により検出されたピーク電圧値及び前記第２の電圧検出手段により検出されたピーク電圧値と、前記補正係数とから、画像形成時に前記帯電部材に印加する交流電圧値を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記交流電圧印加手段により前記帯電部材に所定の交流電圧を印加した際の、前記第１の電圧検出手段により検出されたピーク電圧値及び前記第２の電圧検出手段により検出されたピーク電圧値と、前記補正係数とから、算出電流値を算出し、
前記算出電流値が所定値以上の場合は、前記交流電圧印加手段により前記帯電部材に印加させる交流電圧値を小さくし、
前記算出電流値が前記所定値より小さい場合は、前記交流電圧印加手段により前記帯電部材に印加させる交流電圧値を大きくするように制御することを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
【請求項３】
前記制御手段は、像担持体の駆動停止時に、前記補正係数を決定することを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の帯電装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記帯電部材と前記像担持体との間の、異なる複数の当接位置に対してそれぞれ補正係数を算出し、算出された複数の補正係数の平均値を前記補正係数に決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の帯電装置。
【請求項５】
像担持体と、
請求項１〜４のいずれかに記載の帯電装置と、
を備え、前記帯電装置により帯電された前記像担持体上に静電潜像を形成させ、該静電潜像を現像して記録材に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート等の記録媒体上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタ、あるいは、ファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置、及びこれらの装置に備えられる帯電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した画像形成装置は、像担持体として周知のようにドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）表面を所定の電位に均一に帯電処理する工程を含んでいる。
【０００３】
従来、帯電手段としては、細いコロナ放電ワイヤに高圧を印加して発生するコロナを感光ドラム表面に作用させて帯電を行なう、非接触帯電であるコロナ帯電が一般的であった。
【０００４】
近年は、低圧プロセス、低オゾン発生量、低コストなどの点から有利な接触帯電方式が主流となりつつある。この方式は、例えばローラ帯電部材（以下、帯電ローラと記す）を感光ドラム表面に当接し、この帯電ローラに電圧を印加して感光ドラムを帯電する方式である。
【０００５】
帯電ローラに対する印加電圧は直流電圧のみでも良いが、交流電圧を印加し、プラス側、マイナス側への放電を交互に起こすことで帯電を均一に行なわせることができる。例えば、直流電圧を印加したときの被帯電体の放電開始閾値電圧（帯電開始電圧）の２倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧と、直流電圧（直流オフセットバイアス）とを重畳した振動電圧を印加する帯電方式がある。これに、被帯電体の帯電を均す効果があり均一な帯電を行なうことが知られている。
【０００６】
上記帯電ローラに、正弦波交流電圧の出力電圧を印加すると、以下の電流が流れる。即ち、帯電ローラと感光ドラム間の抵抗性負荷に流れる抵抗負荷電流と、帯電ローラと感光ドラム間の容量性負荷に流れる容量負荷電流と、帯電ローラと感光ドラム間の放電電流とが流れ、これらが合計された電流が帯電ローラに流れる。この際、安定した帯電を得るためには放電電流量を所定値以上にすると良いことが経験的に分かっている。
【０００７】
図２に示すＬＩＮＥ−Ａは帯電ローラに電圧：Ｖｃを印加した場合の、帯電ローラに流れる電流：Ｉｃの特性を表した図である。なお、Ｖｃは交流電圧のピーク電圧値、電流は交流電流の実効値で表している。
【０００８】
帯電電圧：Ｖｃの振幅を徐々に上昇させると、これに伴って帯電電流が流れる。所定電圧：Ｖｈ以下では、交流電圧の振幅と出力電流は略比例している。これは、抵抗負荷電流と容量負荷電流は電圧振幅に比例し、且つ電圧振幅が小さいために放電現象が発生せず、放電電流が流れないためである。
【０００９】
そして、更に印加電圧大きくしていくと所定電圧：Ｖｈで放電現象が始まり、帯電電流：Ｉｃは比例関係から外れ、放電電流：Ｉｓ分だけ多く流れるようになる。安定した帯電を得るためには、この放電電流：Ｉｓが所定値以上となるように、帯電電圧：Ｖｔを設定すればよい。
【００１０】
しかしながら、感光ドラムへの放電電流：Ｉｓが増えた場合、感光ドラムの劣化が促進
する。この現象は放電によるエネルギーによって感光ドラム表面が磨耗することで起こる。感光ドラムの磨耗が進むと感光ドラムの帯電性能等が低下し、異常画像の発生といった問題を起こす。よって、安定した帯電を得られ、かつ前記問題を解決するためには、必要最小限の電圧印加により、プラス側、マイナス側へ交互に起こす放電を最小限とする必要がある。
【００１１】
しかし、実際には感光ドラムへの印加電圧と放電量の関係は常に一定ではなく、感光ドラムの感光体層や誘電体層の膜厚、帯電部材や空気の環境変動等により変化する。例えば、低温低湿環境では材料が乾燥して抵抗値が上昇し放電しにくくなるため、均一な帯電を得るためには一定値以上のピーク間電圧が必要となる。この低温低湿環境において帯電均一性が得られる最低の電圧値において、高温高湿環境で帯電動作を行った場合、逆に材料が吸湿し抵抗値が低下するため、帯電部材は必要以上の放電を起こすことになる。結果、放電量が増加すると、画像不良の発生、トナー融着の発生、感光ドラム表面の劣化による感光ドラム削れ・短命化などの問題が起こる。
【００１２】
放電量の変化による不具合は、前述の環境変動による原因の他に、帯電部材の製造ばらつきや汚れによる抵抗値変動、耐久による感光ドラムの静電容量変動などでも発生することが判っている。このような放電量の変化を抑制するために、次に述べるような「放電電流制御方式」がある（特許文献１参照）。
【００１３】
この方式は、帯電交流電圧のピーク電圧を検出する回路と、帯電交流電圧の微分波形のピーク電圧を検出する回路を持つ。図２において、ＬＩＮＥ−Ａは帯電交流ピーク値と帯電交流電流の特性、ＬＩＮＥ−Ｂは帯電交流電流の微分値のピーク値と帯電交流電流の特性を表す。
【００１４】
所定の帯電電流Ｉｃとなるように交流電圧を出力した場合の、ＬＩＮＥ−Ａにおけるピーク電圧をＶｐ、ＬＩＮＥ−Ｂにおける微分ピーク電圧をＶｄとする。ここで、ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの間に形成される三角形ＡＢＦと、ＬＩＮＥ−Ｂにより形成される三角形ＢＤＥは錯覚θが等しく、かつ直角を有することから、２角が等しいので相似形となる。この関係から、放電電流値Ｉｓは次式で表すことができる。
【数１】
2007114495.tif 000003
【００１５】
すなわち、帯電交流波形の微分波形のピーク電圧Ｖｄを検出することにより、放電電流Ｉｓをリアルタイムで検出することが可能となる。検出したＩｓが所望の値になるように帯電電圧を制御することで、放電量の変動を抑制する制御を行っている。
【特許文献１】特開２００４−１５７５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、従来の放電電流値制御方式では、ピーク電圧および微分ピーク電圧検出回路の検出値に誤差が生じると、放電電流値の算出値に誤差が発生し、放電電流値制御の精度が落ちてしまうことが懸念される。これは、高圧発生装置の特性ばらつきや、交流ピーク電圧、微分ピーク電圧検出回路上の素子の特性ばらつきなどの理由による。特に、コストの面から安価な回路素子を用いた場合誤差が発生しやすくなる。
【００１７】
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、接触帯電部材と感光ドラムとの間に流れる放電電流値を一定に制御する帯電装置におけるものである。このような帯電装置で、画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を行い、長期にわたり高画質、高品質を安定して維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために本発明にあっては例えば以下のようなものがある。
像担持体に当接して配置される帯電部材に交流電圧を印加する交流電圧印加手段を備え、電子写真方式の画像形成装置に設けられて、前記交流電圧印加手段により前記帯電部材に交流電圧を印加することにより像担持体面を帯電する帯電装置において、前記交流電圧印加手段により印加された交流電圧のピーク電圧値を検出する第１の電圧検出手段と、前記交流電圧印加手段により印加された交流電圧の微分波形のピーク電圧値を検出する第２の電圧検出手段と、非画像形成時に、前記交流電圧印加手段により前記帯電部材に非放電領域の交流電圧を印加し、その際に前記第１の電圧検出手段により検出された第１ピーク電圧値と、前記第２の電圧検出手段により検出された微分波形の第２ピーク電圧値とから、補正係数を決定し、前記交流電圧印加手段により前記帯電部材に所定の交流電圧を印加した際の、前記第１の電圧検出手段により検出されたピーク電圧値及び前記第２の電圧検出手段により検出されたピーク電圧値と、前記補正係数とから、画像形成時に前記帯電部材に印加する交流電圧値を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする帯電装置である。
【００１９】
画像形成装置にあっては、像担持体と、
上記記載の帯電装置と、
を備え、前記帯電装置により帯電された前記像担持体上に静電潜像を形成させ、該静電潜像を現像して記録材に画像を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を行い、長期にわたり高画質、高品質を安定して維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００２２】
以下、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。図１は本実施例に係る画像形成装置としてのレーザビームプリンタ１００の構成図である。
【００２３】
レーザビームプリンタ１００は以下を有する。記録材Ｐを収納するデッキ１０１。デッキ１０１内の記録材Ｐの有無を検出するデッキ有無センサ。デッキ１０１内の記録材Ｐのサイズを検出するサイズ検出センサ１０３。デッキ１０１から記録材Ｐを繰り出すピックアップローラ１０４。前記ピックアップローラ１０４によって繰り出された記録材Ｐを搬送するデッキ給送ローラ。前記デッキ給送ローラ１０５と対をなし、記録材Ｐの重送を防止するためのリタードローラ１０６。
【００２４】
そして、デッキ給送ローラ１０５の下流には以下が配設されている。デッキ１０１と、後述する両面反転部からの給送搬送状態を検出する給送センサ１０７。さらに下流へと記録材Ｐを搬送するための給送搬送ローラ１０８。記録材Ｐを同期搬送するレジストローラ
対１０９。前記レジストローラ対１０９への記録材Ｐの搬送状態を検出するレジ前センサ１１０。
【００２５】
また、レジストローラ対の下流には以下が配設されている。後述するレーザスキャナ部１１１からのレーザ光により形成された静電潜像を現像して感光ドラム１上にトナー像を形成するプロセスカートリッジ１１２。感光ドラム１上に形成されたトナー像を記録材Ｐ上に転写するためのローラ部材（以後、転写ローラと記す）１１３。記録材Ｐ上の電荷を除去し感光ドラム１からの分離を促進するための放電部材（以後、除電針と記す）１１４。
【００２６】
さらに、除電針１１４の下流には搬送ガイド１１５が配設されている。また、以下の構成が配設されている。記録材Ｐ上に転写されたトナー像を熱定着するために内部に加熱用のハロゲンヒータ１１６を備えた定着ローラ１１７と加圧ローラ対１１８。定着部からの記録材Ｐの搬送状態を検出する定着排出センサ１１９。定着部から搬送されてきた記録材Ｐを排出部か両面反転部に行き先を切り替えるための両面フラッパ１２０。排出部側の下流には排出部の記録材搬送状態を検出する排出センサ１２１、記録材を排出する排出ローラ対１２２。
【００２７】
一方、記録材Ｐの両面に画像形成するために片面画像形成終了後の記録材Ｐを表裏反転させ、再度画像形成部へと給送するための両面反転部側には、以下が配設されている。正逆転によって記録材Ｐをスイッチバックさせる反転ローラ対１２３。反転ローラへの記録材搬送状態を検出する反転センサ１２４。記録材Ｐの横方向位置を合わせるための横方向レジスト部（不図示）から記録材Ｐを搬送するためのＤカットローラ１２５。両面反転部の記録材Ｐ搬送状態を検出する両面センサ１２６。両面反転部から給送部へと記録材Ｐを搬送するための両面搬送ローラ対１２７。
【００２８】
また、前記スキャナ部１１１は、以下で構成されている。外部装置１２８から送出される画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット１２９。レーザユニット１２９からのレーザ光を感光ドラム１上に走査するためのポリゴンミラー１３０とスキャナモータ１３１、結像レンズ群１３２、及び折り返しミラー１３３。
【００２９】
そして、前記プロセスカートリッジ１１２は公知の電子写真プロセスに必要な感光ドラム１、帯電部材としての帯電ローラ２と現像ローラ１３４、トナー格納容器１３５等を具備しており、レーザビームプリンタ１００に対して着脱可能に構成されている。また、図中３は交流電圧印加手段としての高圧電源部であり、後述する帯電高圧回路の他に、現像ローラ１３４、転写ローラ１１３、除電針１１４に所望の電圧を給電する高圧回路を有している。１３６はメインモータで、各部に動力を供給している。
【００３０】
さらに、４はレーザビームプリンタ１００を制御する制御手段としてのプリンタ制御部でありＭＰＵ（マイクロコンピュータ）５や、各種入出力制御回路（不図示）等で構成されている。なおＭＰＵ５は、ＲＡＭ５ａ、ＲＯＭ５ｂ、タイマ５ｃ、デジタル入出力ポート（以下Ｉ／Ｏポートと記す）５ｄ、アナログ−デジタル変換入力ポート（以下Ａ／Ｄポートと記す）５ｅ、デジタル−アナログ出力ポート（以下Ｄ／Ａポートと記す）５ｆ等を備える。前記プリンタ制御部４はインターフェイス１３８を介してパーソナルコンピュータ等の外部装置１２８に接続されている。ここで、帯電ローラ２、高圧電源部３、プリンタ制御部は、本発明を適用した実施例に係る帯電装置を構成している。
【００３１】
次に、図３の帯電出力回路の回路図に基づいて帯電高圧出力制御を説明する。
【００３２】
帯電出力回路は直流高圧に交流高圧が重畳された帯電高圧を生成し、図の出力端子３０
１より出力する。出力端子は感光ドラム１に当接した帯電ローラ２に接続されている。ＣＰＵ３０２から出力されるクロックパルス（ＰＬＩＣＬＫ）は、接続されているオペアンプ３０４の出力に応じた振幅のクロックパルスに増幅される。この振幅が大きいと後述する高圧トランス３０６に入力される正弦波の駆動電圧振幅も大きくなり、結果として高圧交流電圧レベルも大きくなる。クロックパルスはフィルタ回路３０５に入力され、該フィルタ回路３０５からは＋１２Ｖを中心とした正弦波が出力される。そしてこの出力は高圧トランスドライブ回路３０７を介して高圧トランス３０６の一次巻線に入力され、二次巻線側に正弦波の交流高圧が発生する。また、高圧トランス３０６の二次側の一方は抵抗３０８を介して直流高圧発生回路３０９に接続されていることにより、直流高圧に交流高圧が重畳された高圧バイアスが出力端子より出力され、帯電ローラ２に給電されている。
【００３３】
また、前述の交流高圧発生回路の駆動によって発生した交流帯電電流は、コンデンサ３１０を通過し、電流検出回路３１１内で直流電圧に変換され、オペアンプ３１２の負極入力端子へ入力される。
【００３４】
一方、オペアンプ３１２の正極入力端子には、ＣＰＵ３０２から出力された電流制御信号（ＰＲＩＣＮＴ）が入力される。電流制御信号（ＰＲＩＣＮＴ）は交流電流レベルを設定する信号であり、０Ｖから５Ｖまでの間で変化するアナログ信号である。
【００３５】
オペアンプ３１２の負極入力端子の電流制御信号：ＰＲＩＣＮＴよりも小さい場合はオペアンプ３１２の出力が大きくなる。前述した様に、オペアンプ３１２の出力が大きくなると、フィルタ回路３０５に入力されるクロックパルスの振幅が大きくなり、高圧交流電圧は大きくなる。このような構成とすることで、高圧交流電圧のレベルは、交流電流が電流制御信号：ＰＲＩＣＮＴに応じた値となるように制御される。即ち、電流制御信号：ＰＲＩＣＮＴに応じた定電流制御が行われる。
【００３６】
次に、帯電出力回路の電圧検出部について説明する。本帯電出力回路においては、第１の電圧検出手段としての電圧検出回路Ａ、第２の電圧検出手段としての電圧検出回路Ｂの２つの電圧検出回路がある。
【００３７】
（Ａ）電圧検出回路Ａ
電圧検出回路Ａは帯電交流電圧のピーク電圧値（第１ピーク電圧値）を検出する。図４は帯電交流波形と電圧検出回路Ａによって検出されるピーク電圧値との関係を示したものである。なお、ピーク電圧値とは図４のＶｐ１等に示されるように、交流電圧の中心の電位から一方のピークまでの電位差を指す。図４（ａ）は帯電交流波形が正弦波の場合である。この場合はＶｐ１のレベルが電圧検出回路Ａによって検出される。一方、図４（ｂ）は交流波形のピーク部で歪みが発生した場合の波形である。破線は正弦波である図４（ａ）の波形を示しており、ピークとなる部分で歪みが生じ、ピーク電圧がＶｐ１よりΔｈ低下している。電圧検出回路ＡではＶｐ２の値が検出される。帯電交流電圧のピーク値をＶｐすると、電圧検出回路Ａの検出信号レベルＶｐｐは次式で表すことができる。
【数２】
2007114495.tif 000004
【００３８】
ここで、λは抵抗３１４，３１５の抵抗値Ｒ３１４，Ｒ３１５、コンデンサ３１３の静電容量値Ｃ３１３、帯電交流電圧の周波数ｆで決定される定数であり、式３で表すことができる。
【数３】
2007114495.tif 000005
【００３９】
（Ｂ）電圧検出回路Ｂ
電圧検出回路Ｂは帯電交流電圧波形の微分波形のピーク電圧値（第２ピーク電圧値）を検出する。
【００４０】
図４（ｃ）は図４（ｂ）の交流電圧波形の微分波形を示している。
破線部は正弦波の形状を示す。図４（ｂ）で歪みが発生しているピーク付近の領域では、図４（ｃ）に示す微分波形も正弦波から歪んだ形状となっている。一方、図４（ｂ）で歪みが発生していない位相の領域では、図４（ｃ）に示す微分波形は正弦波の形状であり、そのピーク値は図４（ｂ）に示す波形のピーク値と同じＶｐ１となる。即ち、電圧検出回路Ｂは、歪みが発生した帯電交流波形のピーク電圧値に対して歪み量Δｈを加算したＶｐ１の電圧を検出する。帯電交流電圧の微分ピーク値をＶｄすると、電圧検出回路Ｂの検出信号レベルＶｄｄは次式で表すことができる。
【数４】
2007114495.tif 000006
【００４１】
ここで、φは抵抗３２３の抵抗値Ｒ３２３、コンデンサ３２２の静電容量値Ｃ３２２、帯電交流電圧の周波数ｆで決定される定数であり、式５で表すことができる。
【数５】
2007114495.tif 000007
【００４２】
図２は帯電ローラ２に印加する帯電交流電圧ピーク値及び帯電交流電圧微分ピーク値と帯電交流電流値：Ｉｃと特性を示す図である。帯電ローラ２に帯電交流電圧を印加することで帯電電流：Ｉｃが流れる。帯電交流電圧が放電開始電圧：Ｖｈ以下の領域（非放電領域）では、帯電交流電圧の上昇に伴って帯電交流電圧のレベルに比例して帯電交流電流が直線的に上昇する。この領域では、帯電ローラ２と感光ドラム１間の抵抗性負荷と容量性負荷に応じたニップ電流のみが流れる。
【００４３】
更に帯電交流電圧が上昇し、放電開始電圧：Ｖｈを超える領域（放電発生領域）に達すると、帯電ローラ２と感光ドラム１間で放電が起こり、前述のニップ電流に放電電流が加算された帯電電流：Ｉｃが流れる。非放電発生領域では帯電交流電圧ピーク値と帯電交流電圧微分ピーク値は一致する特性となるが、放電開始領域では、帯電交流電圧ピーク値はＬＩＮＥ−Ａ、帯電交流電圧微分ピーク値はＬＩＮＥ−Ｂとなり、２つの特性に差が発生する。
【００４４】
本実施例においては、図２の非放電領域においては、ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂは等しくなる。そこで、非画像形成時に非放電領域の電圧を印加したときピーク間電圧値とその微分電圧値を検出し、検出したピーク電圧値と微分電圧値が等しくなるという条件から、検出回路による係数を補正する。これにより、帯電ローラ２と感光ドラム１に流れる放電電流値の制御の精度を向上させることを特徴とする。なお、非放電領域の電圧とは、帯電ローラに直流電圧を印加した際に帯電ローラと感光ドラムとの間で放電が開始される直流電圧をVthとした時に、交流電圧のピーク電圧値がVth以下となる交流電圧を示す。
【００４５】
非放電領域の電圧を印加した時の検出回路Ａ，Ｂそれぞれの出力をＶｐ（ｃ），Ｖｄ（ｃ）とすると、検出回路Ａ，Ｂそれぞれの検出信号レベルＶｐｐ（ｃ），Ｖｄｄ（ｃ）は式２，４から次式となる。
【数６】
2007114495.tif 000008
【数７】
2007114495.tif 000009
【００４６】
図２の帯電電圧特性から、非放電領域ではピーク電圧値と微分電圧値は等しく、同様に検出信号レベルＶｐｐ（ｃ），Ｖｄｄ（ｃ）も等しくなければならないことから、Ｖｐｐ（ｃ）＝Ｖｄｄ（ｃ）とすると、この関係からφ，λは次式で表せる。
【数８】
2007114495.tif 000010
【００４７】
非放電領域の電圧を印加した時において電圧検出回路Ａ，Ｂで検出した電圧から、回路定数φ，λの比を決定する。検出信号レベルＶｐｐ，ＶｄｄをＰＲＩＶＳ，ＰＲＩＤＶＳとすると、次式で表すことができる。
【数９】
2007114495.tif 000011
【数１０】
2007114495.tif 000012
【００４８】
式１，式９，式１０から、放電電流値は次式で表すことができる。
【数１１】
2007114495.tif 000013
【００４９】
式１１に式８の関係を用いると次式となる。
【数１２】
2007114495.tif 000014
【００５０】
以上のように、非放電領域での検出値から補正した係数を用いた出力電圧値を用いて放電電流値Ｉｓの算出を行う。
【００５１】
本実施例では、電源投入後の初期回転動作中に所定の帯電交流電圧を印加した時の検出回路の出力値から補正係数を決定する。
【００５２】
プロセススピード１５０ｍｍ／Ｓｅｃとして、装置本体電源投入後の初期回転動作時に、放電の開始しないレベルの帯電バイアスとして周波数１６００Ｈｚ、ピーク間電圧９００Ｖの交流電圧を印加した。このときの帯電電流値Ｉｃ（ｃ）は１０００μＡで、検出回路のピーク電圧、微分電圧出力を測定し、補正係数を算出した。この補正係数を用いて画像形成前の画像形成準備工程時において、感光ドラムを回転させながら周波数１６００Ｈｚ、ピーク間電圧１４００Ｖの交流電圧を印加してＩｃ＝１６００μＡとした時の放電電流値Ｉｓを算出した。
【００５３】
表１は、検出回路定数からＩｓの算出を行った場合と、本実施例で算出した補正係数を用いて補正を行って放電電流値Ｉｓの算出を行った場合における、設定したＩｓに対しての誤差を表している。また、その時の帯電不良による画像のレベルを示したものである。なお、本実施例では、回路素子のばらつきを考慮し、検出電圧に±１％の誤差が生じた場合における、設定したＩｓに対しての誤差及び帯電不良による画像レベルを示している。帯電不良の判定は、良好な画像出力ができている場合は○、やや画像ムラが発生した場合を△としている。
【表１】
2007114495.tif 000015
【００５４】
表１から、回路素子がばらついた場合でも、設定した放電電流値Ｉｓに対する誤差を減らすことができ、帯電不良のない良好な画像を得ることができる。
【００５５】
以上のように、非放電領域での検出値から補正した係数を用いて算出した出力電圧値を用いて放電電流値Ｉｓの算出を行うことで、より精度の高い放電電流値制御を行うことができる。コンデンサ等の検出回路上の素子がばらついた場合や温度特性が変化した場合においても良好な制御を行うことができた。
【００５６】
次に、本実施例の画像形成装置の一連の帯電高圧制御処理手順について説明する。
【００５７】
図６は本実施例の画像形成装置のプリント（画像形成）動作時のシーケンスを表した図である。以下、図６に基づいて本実施例の画像形成装置のプリント動作時のシーケンスに
ついて説明する。
【００５８】
装置本体のメイン電源がオンされた後、放電の開始しないレベルでバイアスを印加して検出回路Ａ，Ｂの出力値を検出し、出力係数の補正を行う。続いて定着装置を駆動し定着装置を所定温度まで立ち上げる等の一連の処理を行う前多回転工程を実行する。その後にスタンバイ状態となる。
【００５９】
次に、プリント開始の命令が外部パーソナルコンピュータ等の外部装置から受けると、所定の画像形成準備段階である前回転工程を実行し、その後に一連の電子写真プロセスによって記録材にプリント動作を行うプリント工程に入る。ここで、複数枚のプリント動作を行うモードの場合には、次の記録材に対してのプリント動作を行うまでの紙間工程で所定の処理を実行後、２枚目以降のプリント工程に移る。最後の記録材のプリント工程が終了すると、後回転工程の後、再びスタンバイ状態に戻る。
【００６０】
本実施例の画像形成装置においては、前回転工程期間、プリント工程及び紙間工程においてメイン電源投入時に決定した出力値の係数を用いている。そして、帯電交流高圧レベルを決定する処理を連続的に実行し、その結果に基づいてリアルタイムで帯電交流高圧レベルを制御する。
【００６１】
図７は本実施例の画像形成装置におけるプリント動作時の帯電高圧の一連の制御フローを示すものである。
【００６２】
ステップ７０１で帯電バイアスを駆動し、ステップ７０２で電流制御信号ＰＲＩＣＮＴを所定の電流値Ｉｃ（ｃ）となるように設定する。このときの検出回路ＡおよびＢの出力値Ｖｐ（ｃ），Ｖｄ（ｃ）をステップ７０３でＣＰＵに読み込む。ステップ７０４でステップ７０３で読み込んだ値から補正係数の算出を行う。
【００６３】
プリント動作が開始されると、ステップ７０５にて放電電流の制御値（所定値）：Ｉｓ（ｃｎｔ）の設定を行う。制御値：Ｉｓ（ｃｎｔ）は予め本体のメモリ内に格納された値を用いて設定され、ステップ７０６でそれに応じたＰＲＩＣＮＴ設定を行う。ステップ７０４でＣＰＵで算出された係数を用いて、ステップ７０７でピーク電圧信号ＰＲＩＶＳを読み込み、ステップ７０８で、微分ピーク電圧信号ＰＲＩＤＶＳを読み込む。ステップ７０９では前工程で読み込んだＰＲＩＶＳ，ＰＲＩＤＶＳの値から前述の方法で放電電流値（算出電流値）の算出を行なう。
【００６４】
次に、ステップ７１０ではステップ７０９で算出した放電電流値：Ｉｓとステップ７０５で設定した制御値：Ｉｓ（ｃｎｔ）の比較を行う。所望のレベルに達していない場合はステップ７１２に進み、ＩｓがＩｓ（ｃｎｔ）よりも大きい場合はステップ７１１に進み、電流制御信号レベルを所定レベル小さくする処理を行なう。これにより、帯電交流出力のレベルが小さく制御される。
【００６５】
一方、ステップ７１０でＩｓがＩｓ（ｃｎｔ）より小さい場合はステップ７１２に進み、電流制御信号レベルを所定レベル大きくする処理を行ない、これにより帯電交流出力のレベルが大きく制御される。続いて、ステップ７１３においてプリント終了かを判断し、プリントが継続される場合はステップ７０７に戻り、同様の処理が繰り返される。このような繰り返し処理を行なうことで、放電電流値が所望のレベル：Ｉｓ（ｃｎｔ）となるように帯電交流出力が制御される。一方、ステップ７１３でプリント終了の場合は、帯電バイアスを停止し（ステップ７１４）して一連の処理を完了する。
【００６６】
上記一連の処理は、前回転工程期間、プリント工程及び紙間工程において連続的に実行
されるため、放電電流値が常に所望の値となるようにリアルタイムで帯電交流高圧レベルが制御される。
【００６７】
以上、説明したとおり、本実施例における帯電高圧制御では、非画像形成時、すなわち放電の開始しない領域で電圧を印加したときピーク間電圧値とその微分電圧値を検出する。そして、検出したピーク電圧値と微分電圧値が等しくなるように、検出回路による係数の補正を行い、その補正値を用いて放電電流を算出し、放電電流が所望の値となるように帯電交流レベルを制御する。これにより、回路素子等の固体ばらつき等が生じた場合でも、放電発生領域内でのより精度の高い放電電流の検出が可能となり、放電電流値をリアルタイムで最適に制御することができる。また均一な帯電を達成することが可能となる。したがって、長期にわたり高画質、高品質を安定して維持することが可能となる。
【実施例２】
【００６８】
本発明の実施例２は、感光ドラム駆動時よりも安定して微分ピーク電圧出力の得ることのできる、感光ドラム駆動停止時に検出回路の補正係数の算出を行うことを特徴とする。なお、本実施例に係る画像形成装置は、上述した実施例１に係る画像形成装置と同様の構成であり、同様の構成部分については同一の符号を付してその説明は省略する。
【００６９】
本実施例においては、上述した実施例１と同様に、プロセススピード１５０ｍｍ／Ｓｅｃとして、放電の開始しないレベルの帯電バイアスとして周波数１６００Ｈｚ、ピーク間電圧９００Ｖの交流電圧を印加した。そして、帯電電流値Ｉｃ（ｃ）＝１０００μＡとして、感光ドラム駆動回転時および停止時に検出回路のピーク電圧、微分電圧を測定した。測定結果を図５に示す。
【００７０】
図５に示すように、感光ドラム駆動回転時の微分ピーク電圧出力は大きくばらついてしまう。理由としては、感光ドラム駆動回転時は感光ドラム１と帯電ローラ２との摺擦などによりノイズとなる電流が発生しやすいことなどがある。このため、上記条件において感光ドラム駆動停止時の検出回路Ａ，Ｂの出力から補正係数を算出し、周波数１６００Ｈｚ、ピーク間電圧１４００Ｖ、の交流電圧を印加してＩｃ＝１６００μＡとした時の放電電流値Ｉｓを測定した。
【００７１】
表２は、次の（１）の場合と、（２）の場合とにおける、設定したＩｓに対しての誤差とその時の帯電不良による画像レベルを示したものである。ここで（１）は、回路素子のばらつきを考慮し、検出電圧に±１％の誤差が生じた場合において従来通りに回路定数からＩｓの算出を行った場合である。（２）は、回路素子がばらついた時に本実施例の感光ドラム駆動停止時の出力から算出した補正係数を用いて放電電流値Ｉｓを算出を行った場合である。
【表２】
2007114495.tif 000016
【００７２】
本実施例によれば、表２に示すように、回路素子がばらついた場合でも、設定した放電電流値Ｉｓとの誤差を減らすことができ、帯電不良のない良好な画像を得ることができる。
【００７３】
以上のように、非放電領域での検出値から補正した係数を用いた出力電圧値を用いて放電電流値Ｉｓの算出を行うことで、コンデンサ等の検出回路上の素子がばらついたり、温度特性が変化した場合においても、より精度の高い放電電流地制御を行うことができる。
【００７４】
次に、本実施例の画像形成装置の一連の帯電高圧制御処理手順について説明する。
【００７５】
図８は本実施例の画像形成装置のプリント動作時のシーケンスを表した図である。以下、図８に基づいて本実施例の画像形成装置のプリント動作時のシーケンスについて説明する。
【００７６】
装置本体のメイン電源がオンされた後、感光ドラム停止時に放電の開始しないレベルでバイアスを印加して検出回路Ａ，Ｂの出力値の係数の補正を行う。続いて定着装置を駆動し定着装置を所定温度まで立ち上げる等の一連の処理を行う前多回転工程を実行する。その後にスタンバイ状態となる。
【００７７】
次に、プリント開始の命令が外部パーソナルコンピュータ等の外部装置から受けると、所定の画像形成準備段階である前回転工程を実行し、その後に一連の電子写真プロセスによって記録材にプリント動作を行うプリント工程に入る。ここで、複数枚のプリント動作を行うモードの場合には、次の記録材に対してのプリント動作を行うまでの紙間工程で所定の処理を実行後、２枚目以降のプリント工程に移る。最後の記録材のプリント工程が終了すると、後回転工程の後、再びスタンバイ状態に戻る。
【００７８】
本実施例の画像形成装置は、前回転工程期間、プリント工程及び紙間工程においてメイン電源投入時に決定した出力値の係数を用いて帯電交流高圧レベルを決定する処理を連続的に実行する。そして、その結果に基づいてリアルタイムで帯電交流高圧レベルを制御する。
【００７９】
図７は本実施例の画像形成装置におけるプリント動作時の帯電高圧の一連の制御フローを示すものである。
【００８０】
感光ドラム停止状態において、ステップ７０１で帯電バイアスを駆動し、ステップ７０２で電流制御信号ＰＲＩＣＮＴを所定の電流値Ｉｃ（ｃ）となるように設定した。このときの検出回路ＡおよびＢの出力値Ｖｐ（ｃ），Ｖｄ（ｃ）をステップ７０３でＣＰＵに読み込む。ステップ７０４でステップ７０３で読み込んだ値から補正係数の算出を行う。
【００８１】
プリント動作が開始されると、ステップ７０５にて放電電流の制御値：Ｉｓ（ｃｎｔ）の設定を行う。制御値：Ｉｓ（ｃｎｔ）は予め本体のメモリ内に格納された値を用いて設定され、ステップ７０６でそれに応じたＰＲＩＣＮＴ設定を行う。ステップ７０４でＣＰＵで算出された係数を用いて、ステップ７０７でピーク電圧信号ＰＲＩＶＳを読み込み、ステップ７０８で、微分ピーク電圧信号ＰＲＩＤＶＳを読み込む。ステップ７０９では前工程で読み込んだＰＲＩＶＳ，ＰＲＩＤＶＳの値から前述の方法で放電電流値の算出を行なう。
【００８２】
次に、ステップ７１０ではステップ７０９で算出した放電電流値：Ｉｓとステップ７０５で設定した制御値：Ｉｓ（ｃｎｔ）の比較を行う。そして、所望のレベルに達していない場合はステップ７１２に進み、ＩｓがＩｓ（ｃｎｔ）よりも大きい場合はステップ７１１に進み、電流制御信号レベルを所定レベル小さくする処理を行なう。これにより、帯電交流出力のレベルが小さく制御される。
【００８３】
一方、ステップ７１０でＩｓがＩｓ（ｃｎｔ）より小さい場合はステップ７１２に進み
、電流制御信号レベルを所定レベル大きくする処理を行ない、これにより帯電交流出力のレベルが大きく制御される。続いて、ステップ７１３においてプリント終了かを判断し、プリントが継続される場合はステップ７０７に戻り、同様の処理が繰り返される。このような繰り返し処理を行なうことで、放電電流値が所望のレベル：Ｉｓ（ｃｎｔ）となるように帯電交流出力が制御される。一方、ステップ７１３でプリント終了の場合は、帯電バイアスを停止し（ステップ７１４）して一連の処理を完了する。
【００８４】
上記一連の処理は、前回転工程期間、プリント工程及び紙間工程において連続的に実行されるため、放電電流値が常に所望の値となるようにリアルタイムで帯電交流高圧レベルが制御される。
【００８５】
本実施例における帯電高圧制御では、放電の開始しない領域で電圧を印加したときピーク間電圧値とその微分電圧値を検出し、検出したピーク電圧値と微分電圧値が等しくなるように、検出回路による係数の補正を行う。その補正値を用いて放電電流を算出し、放電電流が所望の値となるように帯電交流レベルを制御する。これにより、固体ばらつき等が生じた場合でも、放電発生領域内でのより精度の高い放電電流の検出が可能となり、放電電流値をリアルタイムで最適に制御することができ、均一な帯電を達成することが可能となる。
【実施例３】
【００８６】
本発明の実施例３は、補正係数を決定する際に、長期間放置されることなどにより発生する帯電ローラ２と感光ドラム１の当接部においての帯電ローラ２の変形やへたり等の影響を考慮したものである。カートリッジを装置本体に装着してから感光ドラムを駆動させた後に、帯電ローラ２と感光ドラム１の接触する位置を変え、大きさの異なる交流電圧を印加した時の検出回路Ａ，Ｂそれぞれの検出電圧から補正係数をそれぞれ算出する。そして、その平均値を用いて補正係数の比を決定する。ピーク電圧、微分ピーク電圧検出回路および検出電圧補正係数の計算方法は実施例１と同様である。また、本実施例に係る画像形成装置は、上述した実施例１，２に係る画像形成装置と同様の構成であり、同様の構成部分については同一の符号を付してその説明は省略する。
【００８７】
本実施例では、装置本体のメイン電源がオンされ、初期回転動作が行われた後、感光ドラム駆動停止時に図９の非放電領域において、周波数１６００Ｈｚ、ピーク間電圧８００Ｖ，７００Ｖの交流電圧を印加する。そして、それぞれＩｃ１＝８８０μＡ、Ｉｃ２＝７５０μＡとしたときの検出回路Ａ，Ｂのそれぞれの出力をＶｐ１、Ｖｄ１、Ｖｐ２、Ｖｄ２としてＣＰＵに読み込む。
【００８８】
次に、プロセススピードを１５０ｍｍ／Ｓｅｃとして、帯電ローラ２の半周分感光ドラムを駆動させて同様の交流電圧を印加した時の検出回路Ａ，Ｂそれぞれの検出値をＶｐ１’、Ｖｄ１’、Ｖｐ２’、Ｖｄ２’とした。式８より、各条件において算出される係数φ／λは、それぞれ、Ｖｐ１／Ｖｄ１、Ｖｐ２／Ｖｄ２、Ｖｐ１’／Ｖｄ１’、Ｖｐ２’／Ｖｄ２’となる。ＣＰＵによりこれらの値の平均値を算出して、その値をＶｐ（ａｖｅ）／Ｖｄ（ａｖｅ）とすると、式１２から、放電電流値は次式で表せる。
【数１３】
2007114495.tif 000017
【００８９】
以上のように、非放電領域において帯電ローラ２と感光ドラム１の接触する位置を変え
、大きさの異なる交流バイアスを印加した時の検出電圧から補正係数をそれぞれ算出し、その平均値を用いて補正係数を決定する。以上のようにして決定した補正係数を用いた出力電圧値を用いて放電電流値Ｉｓの算出を行う。
【００９０】
これにより、帯電ローラ２の変形やへたりなどの影響を避け、より正確に補正係数を求めることができる。これにより、コンデンサ等の検出回路上の素子がばらついたり、温度特性が変化した場合においても、より精度の高い放電電流値制御を行うことができる。
【００９１】
次に、本実施例の画像形成装置の一連の帯電高圧制御処理手順について説明する。
【００９２】
図１０は本画像形成装置のプリント動作時のシーケンスを表した図である。以下、図１０に基づいて本実施例の画像形成装置のプリント動作時のシーケンスについて説明する。
【００９３】
装置本体のメイン電源がオンされた後、定着装置を駆動し定着装置を所定温度まで立ち上げる等の一連の処理を行う前多回転工程を実行する。続いて感光ドラム停止時に放電の開始しないレベルで、異なる複数の当接位置において大きさの異なる複数の交流バイアスを印加して検出回路Ａ，Ｂの出力値の係数の補正を行う。その後にスタンバイ状態となる。
【００９４】
次に、プリント開始の命令が外部パーソナルコンピュータ等の外部装置から受けると、所定の画像形成準備段階である前回転工程を実行し、その後に一連の電子写真プロセスによって記録材にプリント動作を行うプリント工程に入る。ここで、複数枚のプリント動作を行うモードの場合には、次の記録材に対してのプリント動作を行うまでの紙間工程で所定の処理を実行後、２枚目以降のプリント工程に移る。最後の記録材のプリント工程が終了すると、後回転工程の後、再びスタンバイ状態に戻る。
【００９５】
本実施例の画像形成装置においては、前回転工程期間、プリント工程及び紙間工程においてメイン電源投入時に決定した出力値の係数を用いて帯電交流高圧レベルを決定する処理を連続的に実行する。そして、画像形成装置はその結果に基づいてリアルタイムで帯電交流高圧レベルを制御する。
【００９６】
図１１は本実施例の画像形成装置における補正係数算出までの制御フローを示すものである。補正係数を算出した後は、実施例１における図７のステップ７０５〜７１５と同様にして放電電流値の制御を行う。
【００９７】
感光ドラム停止状態において、ステップ１１０１で帯電バイアスを駆動する。そして、ステップ１１０２で電流制御信号ＰＲＩＣＮＴを所定の電流値Ｉｃ１となるように設定し、このときの検出回路ＡおよびＢの出力値Ｖｐ１，Ｖｄ１をステップ１１０３で読み込む。その後、同様にしてステップ１１０４で電流制御信号ＰＲＩＣＮＴを所定の電流値Ｉｃ２となるように設定し、このときの検出回路ＡおよびＢの出力値Ｖｐ２，Ｖｄ２をステップ１１０５で読み込む。ステップ１１０６でＣローラ半周分感光ドラムを駆動させる。その後、ステップ１１０７〜ステップ１１１０でステップ１１０２〜１１０５と同様の動作を行い、検出回路ＡおよびＢのそれぞれの出力値Ｖｐ１’，Ｖｄ１’，Ｖｐ２’，Ｖｄ２’を読み込む。ステップ１１１１でＣＰＵに読み込んだ検出値から補正係数の算出を行う。その後、実施例１における図７のステップ７０５〜７１５と同様にして放電電流値の制御を行うことで放電電流値が常に所望の値となるようにリアルタイムで帯電交流高圧レベルが制御される。
【００９８】
以上、説明したとおり、本実施例における帯電高圧制御では、帯電ローラ２と感光ドラム１の接触する位置を変え、大きさの異なる交流電圧を印加した時の検出回路Ａ，Ｂそれ
ぞれの検出電圧から補正係数をそれぞれ算出する。そして、その平均値を用いて補正係数の比を決定し、その補正値を用いて放電電流を算出し、放電電流が所望の値となるように帯電交流レベルを制御する。
【００９９】
これにより、固体ばらつき等が生じた場合でも、放電発生領域内でのより精度の高い放電電流の検出が可能となり、放電電流値をリアルタイムで最適に制御することができ、均一な帯電を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】実施例１の画像形成装置の構成図。
【図２】実施例１の帯電交流電圧と帯電電流の特性を示す図。
【図３】実施例１の帯電出力補正回路の構成図。
【図４】実施例１の帯電交流波形の説明図。
【図５】実施例１の感光ドラム駆動時および停止時のピーク電圧、微分電圧出力を示す図。
【図６】実施例１のプリント動作時のシーケンス図。
【図７】実施例１のプリント工程時の処理フロー図。
【図８】実施例２のプリント動作時のシーケンス図。
【図９】実施例３の帯電交流電圧と帯電電流の特性を示す図。
【図１０】実施例３のプリント動作時のシーケンス図。
【図１１】実施例３の補正係数決定までの処理フロー図。
【符号の説明】
【０１０１】
１  感光ドラム
２  帯電ローラ
３  高圧電源部
４  プリンタ制御部
１００  レーザビームプリンタ
３０１  出力端子
３０２  ＣＰＵ
３１３，３２２  コンデンサ
３１４，３１５，３２３  抵抗
【図１】
2007114495.tif 000018
【図２】
2007114495.tif 000019
【図３】
2007114495.tif 000020
【図４】
2007114495.tif 000021
【図５】
2007114495.tif 000022
【図６】
2007114495.tif 000023
【図７】
2007114495.tif 000024
【図８】
2007114495.tif 000025
【図９】
2007114495.tif 000026
【図１０】
2007114495.tif 000027
【図１１】
2007114495.tif 000028